大鼠骨关节炎尿生物标志物靶向代谢组学研究

目的:建立不同实验周期的大鼠骨关节炎（OA）模型，分析其尿中小分子代谢物，探讨具有疾病判别和/或病情指示作用的OA生物标志物和/或生物标志物簇。方法:选用60只雄性SPF级SD大鼠，体重为300 ~ 350 g，按体重采用随机数字表法分为模型组和对照组，每组30只，实验周期分别为4、8、12周。采用改良Hulth法建立大鼠OA模型。实验期满采集大鼠膝关节组织和尿液。膝关节组织常规制片、HE染色后光镜下观察造模情况，用高效液相色谱四级杆离子阱串联质谱[HPLC-（Q-TRAP）-MS/MS]定量检测大鼠尿液中候选物质。采用SPSS 20.0软件对计量资料进行数据处理和分析，组间比较采用Wilcoxon rank-sum检验；采用Python 3.0软件进行受试者工作特征（ROC）曲线检验。 P < 0.05为差异有统计学意义。 结果:组织学观察可见，模型组大鼠关节间隙变窄或消失，软骨变薄、破损或大面积剥脱，软骨细胞变性、坏死、缺失，随实验周期延长，病变加重。靶向代谢组学研究发现，4周时尿液中筛选出7种差异代谢物，分别为富马酸、琥珀酸、草酰乙酸、苹果酸、顺乌头酸、α-酮戊二酸、磺基丙氨酸，其中模型组磺基丙氨酸低于对照组，其余6种有机酸均高于对照组（ P均< 0.05）；8周时尿液中筛选出12种差异代谢物，包括组氨酸、赖氨酸、酪氨酸、色氨酸、苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、天冬氨酸、肌酸酐、α-酮戊二酸、草酰乙酸、丙二酰肉碱，模型组均高于对照组（ P均< 0.05）；12周时尿液中筛选出4种差异代谢物，其中模型组磺基丙氨酸、半胱氨酸和肌氨酸均低于对照组，琥珀酸高于对照组（ P均< 0.05）。 结论:模型组大鼠出现典型OA病理及病程改变，模型建立成功。不同病程大鼠尿液小分子差异代谢物谱不同，主要为有机酸和氨基酸，尿液三羧酸循环相关代谢物和必需氨基酸可作为OA生物标志物簇。